Ajuda com osciloscópio


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Estou um pouco confuso. Ajuda-me, por favor, a esclarecer tudo. Quero comprar um osciloscópio e encontrei dois modelos adequados para mim.

  1. Rigol DS1102E
  2. Rigol DS1102CA

Mas eu não entendo a diferença entre eles. Eu li que o DS1102E tem uma taxa de amostragem de 1 GSa / s e o DS1102CA tem 2 GSa / s. ESTÁ BEM. Mas o que isso dá na prática? Ambos os osciloscópios têm uma largura de banda de 100MHz, portanto, não encontro diferença na imagem dos sinais na tela. Estou certo? Então, você poderia me explicar qual é o significado de 'taxa de amostragem' e 'largura de banda' para os osciloscópios modernos? E qual é a diferença entre essas coisas?

Respostas:


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A mesma largura de banda significa que os dois terão a mesma atenuação para sinais. Basicamente, significa que 100MHz é a frequência de corte para os dois escopos.

As amostras por segundo são a resolução do escopo. Se você aumentar o zoom em um sinal, os pontos de dados não interpolados serão separados por 0,5 ns para o escopo 2GSa / s e 1 ns para o 1GSa / s. A regra geral é que você pode medir com precisão um sinal de 100MHz com o escopo de 1GSa / se um sinal de 200MHz com o 2GSa / s (~ 10 amostras / Hz)

Obviamente, quanto mais amostras, melhor a representação do seu sinal original. Você só terá que pesar isso com a diferença de custo.


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Enquanto as outras respostas fornecem uma boa explicação do que realmente está acontecendo, acho que as duas não percebem o ponto de ter 2 GSa / s em um escopo de 100 MHz.

O principal ponto de interesse é a maneira como os escopos geralmente fazem amostragem. Eles costumam ter um número de conversores analógico para digital que podem ser conectados a diferentes canais. O processo que eles costumam usar para amostrar os sinais é chamado de intercalação. Basicamente, os conversores são configurados para que primeiro um conversor pegue uma amostra de sinal em um canal e comece a processá-lo, depois o próximo conversor pegue uma amostra do sinal e comece a processá-lo, depois o terceiro e assim por diante até que todos os conversores tenham uma amostra. Depois disso, o primeiro conversor coleta uma amostra novamente e o segundo e assim por diante. Então, basicamente, o ciclo se repete. Isso permite o uso de conversores analógicos para digitais mais lentos e mais baratos, mas tem um efeito negativo na precisão, pois as amostras não serão perfeitamente equidistantes.

Então, o que acontece quando você tem um escopo de dois canais e usa apenas um canal? Bem, todos os conversores funcionam apenas com esse canal e fornecerão a melhor representação do sinal possível. Mas se você ativar o segundo canal também, metade dos conversores mudará para o segundo canal e metade permanecerá trabalhando com o primeiro canal.

Como já foi escrito, a regra geral é ter 1 GSa / s por 100 MHz de largura de banda. Portanto, se você escolher o escopo de 100 MHz, com taxa de amostragem de 1 GSa / s, poderá usar efetivamente apenas um canal na largura de banda total! Se você quiser usar os dois canais, não poderá usá-los com frequências maiores que 50 MHz ou obterá artefatos de amostragem.

Por outro lado, se você tiver um escopo de dois canais de 2 GSa / s 100 MHz, poderá obter uma melhor visualização de um sinal de 100 MHz ou uma boa visualização de dois canais de 100 MHz, o que seria problemático com apenas 1 GSa / s escopo.

Então, como isso se aplica a você: Bem, vamos dar uma olhada nos sites de produtos. Para Rigol DS1102CA , ele diz sob especificações Real-time Sample Rate 2 GSa/s(each channel),1 GSa/s(dual channels), o que significa que a situação que expliquei se aplica aqui. Do site para Rigol DS1102E , diz sob especificações: Real-time Sample Rate 1 GSa/s(each channel),500 MSa/s(dual channels).

Portanto, no final, o DS1102E pode funcionar como um escopo de 100 MHz, um canal ou um escopo de 50 MHz, dois canais, enquanto o Rigol DS1102CA é um escopo real de 100 MHz, dois canais.

Um pouco mais de informação: como eu disse anteriormente, é ruim o escopo usar vários conversores analógico para digital para um único canal, porque a distância no tempo entre as amostras não será exatamente a mesma. Esse problema é resolvido inicialmente tomando muito cuidado no roteamento de sinais de relógio para os conversores, para que o relógio alcance todos os conversores ao mesmo tempo. Outra solução (às vezes melhor) é usar conversores multicanal. Normalmente, é mais fácil rotear o sinal do relógio para alcançar todos os canais em um único chip ao mesmo tempo do que rotear o sinal do relógio para atingir todos os chips fisicamente separados ao mesmo tempo. Alguns conversores também usam outros truques. Por exemplo, um canal pode ser acionado na inclinação positiva do relógio, enquanto o segundo pode ser acionado na inclinação negativa do relógio.


Esta é a melhor resposta aqui!
Léo Léopold Hertz # 15/14

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A taxa de amostragem é a taxa na qual os escopos a / d amostram o sinal e o convertem em pixels na tela para que você possa vê-lo. Seu escopo coleta amostras essencialmente do sinal e plota pontos na taxa de amostragem e, em seguida, desenha linhas ou curvas entre cada ponto. Quanto mais pontos de amostra você tiver, mais preciso ou verdadeiro será o sinal que você verá.

A largura de banda é a largura de banda de entrada de -3dB para o escopo, por isso está lhe dizendo a frequência máxima que pode ver. A antiga regra geral é obter uma largura de banda com o dobro da sua frequência, embora às vezes 3 ou mais vezes possam ser úteis, dependendo do que você está trabalhando e do que precisa ver.

Aqui está um artigo de referência sobre os recursos do osciloscópio.


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Embora o teorema da amostragem nos diga que você precisa amostrar a uma taxa (mais de) duas vezes a frequência mais alta. componente do sinal para PERSERVER todas as informações no sinal, certamente isso não se aplica a VISUALIZAR sinais no domínio do tempo. Uma onda senoidal de 22 kHz não se pareceria com uma onda senoidal se amostrada em 44,1 kHz. O artigo que você vincula afirma que a "regra geral" é que a taxa de amostragem deve ser de 3 a 4 vezes a largura de banda, mas sinto que todos os escopos da Tektronix com os quais trabalhei têm uma taxa de amostragem de 10 vezes a largura de banda.
GummiV 27/11/2012

Sim, o meu 100Mhz tek que tenho em casa tem uma taxa de 1GS / s, no entanto o meu 13Ghz Lecroy tem uma taxa de 40GS / s por canal. Portanto, depende do equipamento que você possui, da rapidez com que está indo e do quanto você pode pagar :) #
Some Hardware Guy

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Como regra geral, a largura de banda e a taxa de amostragem devem ser de 4 a 5 vezes a frequência máxima que você deseja medir. Você também deve estar ciente de que, se o seu sinal de entrada não for uma onda senoidal pura, ele também contém harmônicos com frequências muito mais altas. Para uma aquisição precisa, você deve cobrir pelo menos alguns desses harmônicos.

Na frequência da largura de banda máxima (aqui 100 MHz), uma onda senoidal dessa frequência é atenuada por 3dB pela interface analógica do osciloscópio. Isso significa que é medido em apenas 70% do seu valor real (ou seja, erro de 30%). A taxa de amostragem especifica quantas medições são realizadas pelo escopo por segundo, ou seja, quão precisa é a forma de aquisição do sinal (1 GS / s é igual a 10 medições em um sinal de 100 MHz).

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